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Die Erfindung betrifft eine Federdämpfervorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein mit der Federdämpfervorrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Federdämpfervorrichtungen sind bekannt. Sie dienen zum Dämpfen und/oder Entkoppeln einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs gegenüber einer von einer von dem Kraftfahrzeug befahrenen Straße ausgehenden Anregung. Dabei ist es bekannt, um einen Komfort zu erhöhen, eine Freischaltung der Federdämpfervorrichtung vorzunehmen, wobei ein hydraulisches Arbeitsmedium in einem freigeschaltetem Zustand zwischen zwei Arbeitsräumen der Federdämpfervorrichtung überströmen kann. Die
EP 2 098 389 A1 bezieht sich auf eine hydraulische Federungsanordnung, umfassend: Einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder mit einem Kolbenraum und einem Kolbenstangenraum, einen ersten Druckspeicher, der ständig mit dem Kolbenraum verbunden ist, und einem zweiten Druckspeicher, der ständig mit dem Kolbenstangenraum verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass der Kolbenraum und der Kolbenstangenraum durch einen veränderbaren Strömungswiderstand untereinander verbunden oder verbindbar sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine passiv freischaltbare und höchsten Komfortanforderungen genügende Federdämpfervorrichtung zu schaffen.
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Die Aufgabe ist bei einer Federdämpfervorrichtung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch eine dem Arbeitskolben mitbeweglich zugeordnete, zwischen die Arbeitsträume geschaltete, hydraulische und passive Ventilanordnung gelöst. Vorteilhaft ist die Ventilanordnung mit dem Arbeitskolben mitbeweglich, wobei sich besonders kurze hydraulische Fluidpfade ergeben. Dadurch kann ein Höchstmaß an Komfort erzielt werden. Unter mitbeweglich zugeordnet kann verstanden werden, dass die Ventilanordnung innerhalb des Arbeitskolbens oder beispielsweise benachbart zu diesem angeordnet ist, so dass eine Auf- und Abbewegung des Arbeitskolbens auch eine Auf- und Abbewegung der Ventilanordnung bewirkt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass hydraulische Fluidpfade für eine Freischaltung, also ein Überströmen eines Arbeitsmediums zwischen den Arbeitskammern der Federdämpfervorrichtung minimal sind. Vorteilhaft ist die Ventilanordnung passiv, muss also nicht aufwändig angesteuert werden.
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Bei einer Ausführungsform der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung zwei wechselseitig gesperrte, parallel zueinander und jeweils zwischen die Arbeitskammern geschaltete, gedrosselte, differenzdruckgesteuerte Durchflusssperren aufweist. Unter einer differenzdruckgesteuerten Durchflusssperre kann ein hydraulisches Ventil verstanden werden, das bei niedrigen Druckdifferenzen geöffnet ist und selbsttätig bei höheren Druckdifferenzen schließt. Vorteilhaft erfolgt die Freischaltung bei vergleichsweise geringen Differenzdrücken, wobei diese automatisch zurückgefahren wird, sobald höhere Differenzdrücke auftreten. Dies kann beispielsweise bei einer Aktivierung – verbunden mit hohen Differenzdrücken – der Federdämpfervorrichtung mittels einer hydraulischen Energiequelle, die zwischen die Arbeitskammern geschaltet ist, erfolgen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung zwei wechselseitig gesperrte, parallel zueinander und jeweils zwischen die Arbeitskammern geschaltete Strömungsdrosseln aufweist. Vorteilhaft können die Strömungsdrosseln eine so genannte Komfortleckage für hohe Differenzdrücke darstellen, insbesondere dann, falls die differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren geschlossen sind.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung eine zwischen die Arbeitskammern geschaltete Lose mit zumindest einer Eigenschaft der Gruppe: beidseitig wirkend, amplitudenselektiv, gedrosselt aufweist. Vorteilhaft kann für kleinere Amplituden eine beidseitige Freischaltung erfolgen, beispielsweise für raue Fahrbahnbeläge. Für größere Amplituden, beispielsweise bei einer längeren Kurvenfahrt, kann vorteilhaft eine Verhärtung bzw. eine Rücknahme der Freischaltung erfolgen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdmäpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung eine Vielzahl der zwei wechselseitig gesperrten, parallel zueinander und jeweils zwischen die Arbeitskammern geschalteten, differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren aufweist. Vorteilhaft kann jede der differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren eine unterschiedliche Eigenschaft aufweisen, beispielsweise bezüglich eines Schließverhaltens bei einem bestimmten Differenzdruck.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung zwei wechselseitig gesperrte, gedrosselte, frequenzselektive, zeitweilige und jeweils zwischen die Arbeitskammern geschaltete hydraulische Durchlässe aufweist. Vorteilhaft kann die Freischaltung frequenzabhängig erfolgen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die zeitweiligen, hydraulischen Durchlässe jeweils mit einer der gedrosselten, differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren in Reihe geschaltet sind. Vorteilhaft kann die Freischaltung differenzdruckabhängig und frequenzselektiv erfolgen.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Federdämpfervorrichtung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
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1 eine Federdämpfervorrichtung nach einem Stand der Technik;
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2 ein Ausführungsbeispiel einer Federdämpfervorrichtung mit einer in einen Arbeitskolben geschalteten Ventilanordnung mit insbesondere zwei wechselseitig gesperrten, gedrosselten, differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren;
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3 eine Federdämpfervorrichtung analog der in 2 gezeigten Federdämpfervorrichtung, jedoch zusätzlich mit einer beidseitig wirkenden, amplitudenselektiven, gedrosselten, hydraulischen Lose;
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4 eine weitere Federdämpfervorrichtung analog den 2 und 3, jedoch mit einer Vielzahl von jeweils wechselseitig gesperrten, gedrosselten, differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren;
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5 eine weitere Federdämpfervorrichtung gemäß der 4, jedoch zusätzlich mit zwei wechselseitig gesperrten, gedrosselten, frequenzselektiven, zeitweiligen, hydraulischen Durchlässen;
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6 einen Längsschnitt einer Federdämpfervorrichtung analog der in 5 gezeigten Federdämpfervorrichtung, wobei frequenzselektive, zeitweilige hydraulische Durchlässe ausgangsseitig angeordnet sind; und
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7 einen Längsschnitt einer weiteren Federdämpfervorrichtung analog der in
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6 gezeigten Federdämpfervorrichtung, wobei im Unterschied die frequenzselektiven, zeitweiligen, hydraulischen Durchlässe eingangsseitig angeordnet sind.
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1 zeigt eine Federdämpfervorrichtung 1 gemäß Stand der Technik. Die in 1 gezeigte Federdämpfervorrichtung 1 weist einen ersten hydropneumatischen Energiespeicher 3 und einen zweiten hydropneumatischen Energiespeicher 5 auf. Die hydropneumatischen Energiespeicher 3, 5 können hydraulische Energie in pneumatische Energie wandeln, in dieser Form speichern und bei Bedarf wieder in hydraulische Energie zurückwandeln. Jedem der hydropneumatischen Energiespeicher 1, 3 ist ein Drosselrückschlagventil 7 nachgeschaltet, das von den Energiespeichern 3, 5 gesehen, jeweils stromabwärts öffnet. Unter einem Drosselrückschlagventil kann eine Parallelschaltung eines Rückschlagventils und einer Drossel verstanden werden. Vorliegend sind die Drosseln einstellbar, beispielsweise mittels einer elektrischen Ansteuerung.
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Weiter stromabwärts ist dem ersten hydropneumatischen Energiespeicher 3 eine erste Arbeitskammer 9 nachgeschaltet. Analog dazu ist dem zweiten hydropneumatischen Energiespeicher 5 eine zweite Arbeitskammer 11 nachgeschaltet. Zwischen die Drosselrückschlagventile 7 und die Arbeitskammern 9, 11 ist ein elektrohydraulischer Motorgenerator 13 geschaltet. Der Motorgenerator 13 ist bidirektional betreibbar, was in 1 mittels eines Doppelpfeils symbolisiert ist. Der Motorgenerator 13 kann eine Elektromaschine aufweisen, mittels der die Federdämpfervorrichtung 1 aktivierbar ist. In einem umgekehrten Betrieb als Generator kann der Federdämpfervorrichtung 1 hydraulische Energie entnommen werden und in elektrische Energie zurückgewandelt werden, um diese zurück zu gewinnen.
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Die Arbeitskammern 9 und 11 werden von einem Arbeitszylinder 15 und einem Arbeitskolben 17 begrenzt. Der Arbeitskolben 17 ist einer Kolbenstange 19 fest zugeordnet und längs verschieblich, fluiddicht innerhalb des Arbeitszylinders 15 gelagert. Die Kolbenstange 19 bewegt sich mit dem Arbeitskolben 17 mit und durchdringt die erste Arbeitskammer 9.
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2 zeigt eine Federdämpfervorrichtung 1, die auf der Federdämpfervorrichtung 1 gemäß der Darstellung der 1 basiert. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Im Unterschied zur Darstellung des Standes der Technik der 1 weist die Federdämpfervorrichtung 1 gemäß 2 eine mit dem Arbeitskolben 17 mitbeweglich angeordnete Ventilanordnung 21 auf. Die Ventilanordnung 21 ist zwischen die Arbeitskammern 9, 11 geschaltet. Die Ventilanordnung 21 ist besonders vorteilhaft rein passiv ausgelegt, benötigt also keinerlei Ansteuerung. Vorteilhaft kann mittels der Ventilanordnung 21 eine passive Freischaltung der Federdämpfervorrichtung 1 erfolgen. Die Ventilanordnung 21 weist zwei parallel geschaltete Durchflusssperren 23 auf. Die parallel geschalteten Durchflusssperren 23 sind wechselseitig gesperrt und gedrosselt. Diese Funktionalität kann durch einzelne Ventile oder ein integriertes hydraulisches Bauteil realisiert werden. In einem hydraulischen Ersatzschaltbild, wie in 2 dargestellt, ergibt sich die Funktionalität durch ein Rückschlagventil, dem eine Drossel in Reihe geschaltet ist, denen ein Feder offen gehaltenes, entgegengesetzt sperrendes Rückschlagventil in Reihe geschaltet ist. Das Feder offen gehaltene Rückschlagventil schließt im Wesentlichen ab einem bestimmten Differenzdruck, der sich zwischen den Arbeitskammern 9 und 11 aufgebaut hat, beispielsweise durch eine Aktivierung mittels des Motorgenerators 13 oder eine über die Kolbenstange 19 eingeleitete Energiemenge.
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Optional ist zwischen die Arbeitskammern 9 und 11 eine Drossel 25 geschaltet, beispielsweise um eine Komfortleckage zu bewirken. Die Drossel 25 kann insbesondere als progressive Drossel ausgelegt sein. Alternativ und/oder zusätzlich kann eine solche Komfortleckage auch durch zwei wechselseitig gesperrte Strömungsdrosseln 27 erreicht werden. Die Strömungsdrosseln 27 sind parallel zueinander geschaltet und sperren wechselseitig. In einem Ersatzschaltbild, das in 2 dargestellt ist, kann unter einer Strömungsdrossel 27 eine Reihenschaltung von einem Rückschlagventil und einer passiven Drossel verstanden werden. Je nach Auslegung der Federdämpfervorrichtirng 1 können sämtliche in 2 gezeigten Drosseln linear, degressiv oder progressiv ausgelegt sein.
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Die Federdämpfervorrichtung 1 ist Teil eines in 2 nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 73. Dazu kann diese insbesondere mit einer Federvorrichtung, beispielsweise einer Stahlfeder und/oder einer Luftfeder kombiniert werden.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Federdämpfervorrichtung 1 analog der in 2 gezeigten Federdämpfervorrichtung 1. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Im Unterschied zur Darstellung gemäß 2 ist anstelle der Strömungsdrosseln 27 eine beidseitig wirkende, amplitudenselektive, gedrosselte, hydraulische Lose geschaltet. Alternativ und/oder zusätzlich kann die hydraulische Lose 29 einseitig wirkend und/oder amplitudenselektiv und/oder gedrosselt sein. Vorteilhaft ergibt sich die Freischaltung für kleine Amplituden und ist für große Amplituden, wie beispielsweise im Fall einer Aktivierung, begrenzt.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Federdämpfervorrichtung 1 gemäß den Federdämpfervorrichtungen der 2 und 3. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Im Unterschied zu den Darstellungen gemäß den 2 und 3 ist anstelle der hydraulischen Lose 29 bzw. der Strömungsdrosseln 27 ein weiteres Paar von wechselseitig gesperrten, gedrosselten, differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren 31 vorgesehen. Insgesamt sind zwischen die Arbeitskammern 9 und 11, also vier der Durchflusssperren 23, 31 geschaltet. Vorteilhaft können diese jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, beispielsweise bei unterschiedlichen Differenzdrücken sperren.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Federdämpfervorrichtung 1 analog der in 4 gezeigten Federdämpfervorrichtung 1. im Unterschied zur Darstellung gemäß der 4 ist jeder der weiteren Durchflusssperren 31 jeweils ein frequenzselektiver, zeitweiliger, hydraulischer Durchlass 33 in Reihe geschaltet. Vorteilhaft können durch die Reihenschaltung die frequenzselektiven, zeitweiligen hydraulischen Durchlässe 33 aufgrund des sperrenden Rückschlagventils auch bei hohen Drücken vor einer Überlast geschützt werden. Vorteilhaft sind die Durchlässe 33 frequenzselektiv und so ausgelegt, dass diese bei hohen Frequenzen hydraulisch durchlässig sind und bei niedrigeren Frequenzen automatisch wieder verhärten. Vorteilhaft kann auf einem vergleichsweise rauen Fahrbahnbelag eine komfortsteigernde Freischaltung erfolgen, wobei beispielsweise bei einer längeren Kurvenfahrt, bei der eine Verhärtung gewünscht ist, automatisch eine Verhhärtung erfolgt. Vorteilhaft kann dieses Verhalten durch rein passive Maßnahmen erzielt werden.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, die Reihenschaltung aus den Durchlässen 33 und den Durchflusssperren 31 mittels separater hydraulischer Bauteile zu realisieren, beispielsweise wie in dem in 5 gezeigten hydraulischen Ersatzschaltbild. Alternativ und/oder zusätzlich ist es jedoch auch denkbar, die in 5 gezeigten hydraulischen Funktionen in einem Bauteil zu integrieren, beispielsweise das gezeichnete Rückschlagventil in kombinierten hydraulischen Bauelementen mit vorzusehen.
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6 zeigt einen Längsschnitt eines innerhalb eines Arbeitszylinders 15 angeordneten Arbeitskolbens 17 mit einer analogen Funktionalität wie der in 5 dargestellte Arbeitskolben 17.
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Der in 6 gezeigte Arbeitskolben 17 weist einen um 180° rotationssymmetrischen Aufbau auf, was für eine Aufwärtsbewegung und eine Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 17 innerhalb des Arbeitszylinders 15 eine entgegengesetzt, jedoch hydraulisch gleich wirkende Funktionalität bewirkt. Im Folgenden wird diese hydraulische Funktionalität lediglich für eine Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 17 in Richtung eines Pfeils 35 erläutert. Für eine Bewegung entgegen des Pfeils 35 ergibt sich eine hydraulisch analoge, jedoch entgegengesetzt verlaufende hydraulische Funktionalität. Die Bewegung des Arbeitskolbens 17 in Richtung des Pfeils 35 bewirkt in gewissen Grenzen ein Überströmen eines Hydraulikmediums von der zweiten Arbeitskammer 11 in die erste Arbeitskammer 9 der Federdämpfervorrichtung 1, die in 6 nur teilweise dargestellt ist.
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Der Arbeitskolben 17 der in 6 dargestellten Federdämpfervorrichtung 1 weist ein mittleres Ventilpaket 37 und zwei sich daran anschließende äußere Ventilpakete 39 auf. Die äußeren Ventilpakete 39 realisieren die jeweilige Reihenschaltung einer der weiteren Durchflusssperren 31 mit einem der zeitweiligen hydraulischen Durchlässe 33, wie in 5 symbolisiert. Das mittlere Ventilpaket 37 realisiert die in 5 dargestellte Parallelschaltung der differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren 23.
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Im Folgenden wird zunächst die Funktionalität der weiteren Durchflusssperre 31 und des Durchlasses 33, realisiert von dem, in Ausrichtung der 6 gesehen, oben angeordneten äußeren Ventilpaket 39 realisiert, beschrieben. Das dabei auftretende Überströmen des Hydraulikmediums zwischen der zweiten Arbeitskammer 11 und der ersten Arbeitskammer 9 ist in 6 mittels geschwungenen Pfeilen symbolisiert und beginnt an einem Einlass 41, der mittels einer Radialbohrung realisiert ist. Die Radialbohrung kommuniziert mit einer Längsbohrung, die sich durch das mittlere Ventilpaket 37 hindurch erstreckt bis zu dem oben angeordneten äußeren Ventilpaket 39. Die zentrale Längsbohrung erstreckt sich bis in einen hohlkreiszylindrischen gestuften Eingangsraum 43. Eine Oberseite des Eingangsraums 43 wird mittels eines in Längsrichtung des Arbeitskolbens 17 verschieblich gelagerten Dichtpakets 45 abgedichtet. Das Dichtpaket 45 ist mittels eines Federpakets 47 federkraftbeaufschlagt, in Ausrichtung der 6 gesehen, nach unten, so dass das Federpaket 47 entsprechende Dichtkräfte zum Abdichten des Eingangsraums 43 mittels des Dichtpakets 45 aufbringt. Das Federpaket 47 sowie das Dichtpaket 45 sind mittels eines Durchbruchs 49, vorzugsweise einer Bohrung, mit der ersten Arbeitskammer 9 verbunden, so dass auf einer Rückseite des Dichtpakets 45 und/oder des Federpakets 47 ein identischer Druck wie in der ersten Arbeitskammer 9 herrscht.
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Zentrisch ist das Dichtpaket 45 von einem Drosselstück 51 durchdrungen. Das Drosselstück 51 weist eine zentrische Drosselbohrung 53 auf, die insbesondere gestuft ausgeführt ist. Die Drosselbohrung 53 verbindet den Eingangsraum 43 mit einem von dem Federpaket 47 und dem Dichtpaket begrenzten Zwischenraum. Für den Fall, dass über den Einlass 41 eine schnell verlaufende Druckänderung anliegt, wird das Dichtpaket 45 angehoben, so dass das Hydraulikmedium über einen Ausgangsfluidpfad in Richtung der weiteren Durchflusssperre 31 aus dem Eingangsraum 43 ausströmen kann. Für den Fall, dass die Druckänderung sehr langsam verläuft, kann das entsprechende Hydraulikmedium ausreichend schnell über die Drosselbohrung 53 des Drosselstücks 51 auf die Rückseite des Dichtpakets 45 gelangen, so dass sich auf der Vorderseite und der Rückseite des Dichtpakets 45 ein gleicher Druck einstellt, so dass das Dichtpaket 45 mittels des Federpakets 47 in einem dichtenden Anlagekontakt zum Abdichten des Eingangsraums 43 gehalten wird. Es ist ersichtlich, dass frequenzselektiv nur sehr schnell verlaufende Druckänderungen einen Durchfluss durch den Durchlass 33 bewirken. Vorteilhaft liegt auf der Rückseite des Federpakets 47 und über dieses auch auf der Rückseite des Dichtpakets 45 mittels des Durchbruchs 49 der Innendruck der ersten Arbeitskammer 9 an, so dass der Durchlass 33 auch die Funktionalität eines Rückschlagventils aufweist.
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Der Ausgangsfluidpfad 55 mündet in die weitere Durchflusssperre 31, die einen Ventilring 57 und einen Ventilringsitz 59 aufweist. Der Ventilring 57 kann in einem fluiddichten Anlagekontakt an den Ventilringsitz 59 anschlagen. Dabei ist der Ventilring 57 in einer Ruheposition beabstandet zu dem Ventilringsitz 59 angeordnet, so dass für vergleichsweise kleine Strömungsgeschwindigkeiten und/oder Differenzdrücke zwischen den Arbeitskammern 9, 11 die difterenzdruckgesteuerte weitere Durchflusssperre 31 geöffnet ist. Für höhere Differenzdrücke, also höhere Durchflussgeschwindigkeiten und/oder Durchflussvolumenströme greifen hydrodynamische Kräfte derartig an dem Ventilring 57 an, dass dieser unter einer elastischen Verformung an den Ventilringsitz 59 in einem fluiddichtenden Anlagekontakt anschlägt. Der Ventilring kann einen dichtenden Werkstoff, insbesondere einen elastischen, dichtenden Werkstoff, beispielsweise ein Elastomer, aufweisen. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Ventilring 57 auch ein elastisch verformbares Metall aufweisen.
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Die Funktionalität des unten dargestellten, äußeren Ventilpakets 39 ist analog, so dass auf eine nähere Beschreibung verzichtet wird.
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Im Folgenden wird die Funktion einer der weiteren Durchflusssperren 31, gebildet durch das mittlere Ventilpaket 37 beispielhaft anhand eines Überströmens von der zweiten Arbeitskammer 11 in die erste Arbeitskammer 9 beschrieben. Ein entsprechender hydraulischer Fluidpfad ist in 6 ebenfalls mittels geschwungenen Pfeilen symbolisiert. Das Hydraulikfluid strömt von der zweiten Arbeitskammer 11 zunächst über einen Einlass 61 in eine radial schräg verlaufende Verbindungsbohrung 63. Zwischen dem Einlass 61 und der Verbindungsbohrung 63 ist eine Tellerfeder 65 angeordnet, die mittels einer Spiralfeder 67 derartig vorgespannt ist, dass in einem Kräftegleichgewicht eine Verbindung zwischen dem Einlass 61 und der Verbindungsbohrung 63 verbleibt. Für den Fall eines langsamen Überströmens von dem Einlass 61 in die Verbindungsbohrung 63 verbleibt die Tellerfeder 65 in einer geöffneten Position. Für ein Überströmen bei höheren Differenzdrücken und/oder höheren Strömungsgeschwindigkeiten und/oder höheren Volumenströmen greifen hydrodynamische Kräfte an der Tellerfeder 65 an. Diese Kräfte führen zu einer weiteren Spannung der Tellerfeder 65 und zu einer Entlastung der Spiralfeder 67, solange bis die Tellerfeder in einem dichtenden Anlagekontakt an einem Zentralkörper des mittleren Ventilpakets 37 anschlägt und dabei den Einlass 61 in Richtung der Verbindungsbohrung 63 absperrt.
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Die Verbindungsbohrung 63 mündet in einen ringförmigen Rückraum eines Rückschlagventilrings 69. Der Rückschlagventilring 69 kann ein Dichtmaterial, insbesondere ein elastisches Dichtmaterial, insbesondere ein Elastomer aufweisen und Ist, insbesondere im statischen Fall unter einer geringen Vorspannung in einem dichtenden Anlagekontakt mit dem Zentralkörper des mittleren Ventilpakets 37. Aufgrund hydrostatischer Kräfte und/oder hydrodynamischer Kräfte, die an dem Rückschlagventilring 69 angreifen, öffnet sich dieser für von der zweiten Arbeitskammer 11 in die erste Arbeitskammer 9 überströmendes Hydraulikmedium selbsttätig. Im umgekehrten Fall, also falls in der ersten Arbeitskammer 9 ein höherer Druck herrscht als in der zweiten Arbeitskammer 11 greift dieser Druck derartig an dem Rückschlagventilring 69 an, dass der dichtende Anlagekontakt stets vorhanden bleibt, also eine Flächenpressung die Druckdifferenz übersteigt. Der Rückschlagventilring 69 realisiert also ein Rückschlagventil.
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7 zeigt einen weiteren Arbeitskolben 17, angeordnet innerhalb des Arbeitszylinders 15 analog der Darstellung der 6. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Im Unterschied sind gemäß der 7 die weiteren Durchflusssperren 31 der äußeren Ventilpakete 39 eingangsseitig den Einlässen 41 und damit den frequenzselektiven zeitweiligen hydraulischen Durchlässen 33 vorgeschaltet. Gemäß der Darstellung der 6 sind diese den Ausgangsfluidpfaden 55, also den frequenzselektiven zeitweiligen hydraulischen Durchlässen 33 nachgeschaltet. Ansonsten sind Ansprechverhalten und Funktionalität bezüglich eines Überströmens zwischen den Arbeitskammern 9 und 11 identisch.
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Als weiterer Unterschied ist gemäß der Darstellung der 6 eine die Einlässe 41 über die Radialbohrung und Längsverbindungsbohrung verbindende Querbohrung 71 vorgesehen. Die Querbohrung 71 dient zum Realisieren der in den 1 bis 5 dargestellten Drossel 25.
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Gemäß den Darstellungen der 6 und 7 kann das mittlere Ventilpaket 37 zur Realisierung eines möglichst hohen Komforts ausgelegt sein, also bereits bei vergleichsweise kleinen Differenzdrücken ansprechen. Dementsprechend kann das äußere Ventilpaket 39 so ausgelegt sein, dass dieses erst bei höherem Differenzdruck anspricht, insbesondere erst bei einem höheren Differenzdruck die weiteren Durchflusssperren 31 schließen.
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Die in den 1 bis 7 dargestellte Federdämpfervorrichtung 1 realisiert einen aktiven Einrohrdämpfer mit Motorgenerator 13 bzw. Motorgeneratorpumpe und den zwei hydropneumatischen Energiespeichern 3, 5.
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Vorteilhaft kann eine Komfortsteigerung durch Verringerung von dynamischen Kraftspitzen sowie einer dynamischen Steifigkeit der aktiven Federdämpfervorrichtung 1 mittels der in den 1 bis 7 beschriebenen passiven Freischaltung der Arbeitskammern 9, 11 erzielt werden, wobei die passiven Freischaltung innerhalb des Arbeitskolbens 17 oder zumindest mit diesem mitbeweglich realisiert ist.
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Vorteilhaft kann durch die zwei optional wechselseitig gesperrten Strömungsdrosseln ein Druckspitzenabbau auch bei höheren Druckdifferenzen erfolgen. Parallel zu diesen kann vorteilhaft durch die zwei wechselseitig gesperrten, gedrosselten, differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren 23 ein vorteilhaft sanfter Dämpfungsbeginn aus einer Nulldruckdifferenz zwischen den Arbeitskammern 9 und 11 erzielt werden, wobei die Durchflusssperren 23 so ausgelegt sein können, dass diese bereits bei geringen Dämpferdruckdifferenzen schließen. Optional kann parallel geschaltet zu den übrigen hydraulischen Elementen die Drossel 25 zwischen die Arbeitskammern 9 und 11 im Sinne einer ständig offenen Umgehungsdrossel geschaltet sein.
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Gemäß der Darstellung der 4 können zwei weitere Durchflusssperren 31 vorgesehen sein, welche erst bei mittleren bis höheren Dämpferdruckdifferenzen schließen.
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Gemäß der Darstellung der 5 sind zusätzlich zwei wechselseitig gesperrte, gedrosselte, frequenzselektive, zeitweilige, hydraulische Durchlässe 33 vorgesehen, die jeweils mit den weiteren differenzdruckgesteuerten Durchflusssperren 31 in Reihe geschaltet sind, wobei diese erst bei mittleren bis höheren Dämpferdruckdifferenzen schließen. Parallel dazu sind die zwei Durchflusssperren 23 geschaltet.
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Alternativ und/oder zusätzlich können die in den 1 bis 7 dargestellten hydraulischen Funktionselemente miteinander kombiniert werden, beispielsweise alle gemeinsam vorgesehen sein.
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Allgemein weisen die differenzdruckgesteuerten hydraulischen Durchflusssperren 23 einen durch Federkraft entgegen einer Wirkrichtung fließenden hydraulischen Strömung offen gehaltenen Sperrkörper auf, der ab einer bestimmten Druckdifferenz bzw. einer von diesen erzeugten Strömungsgeschwindigkeit gegen eine entsprechende Öffnungsfeder auf einen entsprechenden Dichtsitz gedrückt wird und die Strömung dadurch sperrt, jeweils in Verbindung mit einem in Gegenflussrichtung sperrenden Rückschlagventil sowie optional einer mit den beschriebenen Elementen in Reihe geschalteten Drosselstelle. Unter einer optional in Reihe geschalteten Drosselstelle kann beispielsweise eine zusätzliche Verengung in einem entsprechenden Fluidpfad verstanden werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch ein sich grundsätzlich aufgrund einer entsprechenden hydraulischen Anordnung ergebender Strömungswiderstand der Durchflusssperren 23 verstanden werden.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist denkbar, den Sperrkörper und die Öffnungsfeder und/oder in dieser Anmeldung beschriebene Rückschlagventile in einem Bauteil zu integrieren beziehungsweise konstruktiv zu vereinigen, beispielsweise in Form von elastisch verformbaren metallischen Federplättchen, beispielsweise der Tellerfeder 65 und/oder des Ventilrings 57 und/oder des Rückschlagventilrings 69.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federdämpfervorrichtung
- 3
- erster Energiespeicher
- 5
- zweiter Energiespeicher
- 7
- Drosselrückschlagventil
- 9
- erste Arbeitskammer
- 11
- zweite Arbeitskammer
- 13
- Motorgenerator
- 15
- Arbeitszylinder
- 17
- Arbeitskolben
- 19
- Kolbenstange
- 21
- Ventilanordnung
- 23
- Durchflusssperren
- 25
- Drossel
- 27
- Strömungsdrossel
- 29
- hydraulische Lose
- 31
- Durchflusssperre
- 33
- Durchlass
- 35
- Pfeil
- 37
- mittleres Ventilpaket
- 39
- äußeres Ventilpaket
- 41
- Einlass
- 43
- Eingangsraum
- 45
- Dichtpaket
- 47
- Federpaket
- 49
- Durchbruch
- 51
- Drosselstück
- 53
- Drosselbohrung
- 55
- Ausgangsfluidpfad
- 57
- Ventilring
- 59
- Ventilringsitz
- 61
- Einlass
- 63
- Verbindungsbohrung
- 65
- Tellerfeder
- 67
- Spiralfeder
- 69
- Rückschlagventilring
- 71
- Querbohrung
- 73
- Kraftfahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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